15CrMo鋼（gāng）係（xì）珠光體（tǐ）組織耐熱鋼，在高（gāo）溫下具有較高的熱強性（δb≥440MPa）和抗氧化（huà）性，並具有一定的抗氫腐蝕能力。由於鋼中含有較高含（hán）量的Cr、C和其它合金（jīn）元素，鋼材的淬硬傾（qīng）向較明（míng）顯，焊接性差（chà）。

焊接性

焊接材料（liào）

針對15CrMo鋼的焊接性的工作特點，根據以往的經驗，參照（zhào）國外提供的焊接工（gōng）藝卡，我們選擇了兩種（zhǒng）方案進行焊接試驗。

方案Ⅰ：焊接預（yù）熱，采用ER80S-B2L焊絲，TIG焊打底，E8018-B2焊條，焊條（tiáo）電弧焊蓋麵，焊後進行（háng）局部熱處理。

方案Ⅱ：采用ER80S-B2L焊絲（sī），TIG焊打底，E309Mo-16焊條，焊條填充電弧焊蓋麵（miàn），焊後不進行（háng）熱（rè）處理。焊絲和焊（hàn）條的化學（xué）成分及力學性能見表1。

試驗結果

試驗方案 拉伸試驗 彎曲試（shì）驗衝（chōng）擊韌性（xìng）試驗aky（J/cm2）

抗拉強度δb/Mpa 斷裂部位 彎曲角度 麵彎 背彎 焊縫 熔（róng）合線 熱影（yǐng）響區(HAZ)

方（fāng）案Ⅰ 550/530 母材 50。 合格（gé） 合格 84.8 162 135.6

方案Ⅱ 525/520 母材（cái） 50。 合格 合格 79.4 109.2 96.7

焊接工藝

方案Ⅰ：焊接預熱，采用ER80S-B2L焊絲，TiG焊打底。E8018-B2焊條，焊（hàn）條電弧焊蓋麵，焊後進行局部（bù）熱處理。

方案Ⅱ：采用ER80S-B2L焊絲，TiG焊（hàn）打底。E309Mo-16焊條，焊條填充電弧焊（hàn）蓋（gài）麵，焊後不進行熱處理。焊（hàn）絲和焊條的化學成分及力（lì）學（xué）性能見表1。

表1 焊接材料（liào）的化學成分和（hé）力學性能

型（xíng）號 C Mn Si Cr Ni Mo S P δb/Mpa δ,% ;

ER80S-B2L≤0.05 0.70.41.2 <0.20.5 ≤0.025 ≤0.025 ≤500 25 ;

E8018-B2 0.070.7 0.3 1.1 0.5 ≤0.04 ≤0.03 550 19 ;

E309Mo-16≤0.12 0.5～2.5 0.9 22.0～25.0 12.0～14.0 2.0～3.0≤0.025≤0.035 550 25 ;

焊前準備

試件采用15CrMo鋼管,規格（gé）為φ325×25，坡口型式（shì）及尺寸見圖1。

焊前用角（jiǎo）向磨光機將坡口內外及坡口邊緣（yuán）50mm範圍內打磨（mó）至露出金屬光澤，然後用丙（bǐng）酮清洗幹淨。

試件為水（shuǐ）平固（gù）定位置，對口間隙為4mm，采用手工鎢極（jí）氬弧焊沿園周均勻點焊六處（chù），每處（chù）點固長度應不小於20mm。焊條按表2的規範進行烘烤。

焊條烘烤規（guī）範

焊（hàn）條型號 烘烤溫度（dù） 保溫時（shí）間

E8018-B2 300 ℃ 2h

E309Mo-16 150 ℃ 1.5h

工藝參數（shù）

按方案Ⅰ焊前需進行預熱，根據Tto-Bessyo等人提出的計（jì）算預熱溫度公式：

To=350√[C]-0.25（℃） 式中，To——預熱溫度，℃。

[C]=[C]x [C]p [C]p=0.005S[C]x

[C]x=C （Mn Cr）/9 Ni/18 7Mo/90 式中，

[C]x——成分（fèn）碳當量；

[C]p——尺寸碳（tàn）當量； S——試件厚度（本文（wén）中S=25mm）;

[C]x=C （Mn Cr）/9 7/90Mo=0.361

[C]p=0.045 則To=138℃

因（yīn）此預熱溫度（dù）選為150℃。采用氧-乙炔焰對試件進行加（jiā）溫，先用測溫筆粗略判斷試件表麵的的溫度（以筆跡顏（yán）色（sè）變化快慢進行估計），最（zuì）後用半導體點溫計測定，測量點至少應選擇三點，以保證試件整（zhěng）體均達到所要求的預熱溫度。

焊接時，第一層采用手工鎢極（jí）氬（yà）弧焊打底，為避免仰焊處焊縫背麵產生凹（āo）陷，送（sòng）絲時采（cǎi）用內（nèi）填絲法，即（jí）焊絲通過對口間隙從管內（nèi）送入。其餘各層采（cǎi）用焊條電弧焊，共焊6層，每個焊層一條焊道。方案Ⅰ和方案（àn）Ⅱ的焊接工藝參數見表3、4。按方案Ⅰ焊

表3 方案Ⅰ的焊接工（gōng）藝參數

焊道名稱 焊接方法 焊接材料 焊材（cái）規格/mm 焊（hàn）接（jiē）電流/A 電弧電壓/V 預熱及層間溫度 熱處（chù）理規範

打底層鎢板氬弧焊ER80S-B2L φ2.4 110 12

填充層焊條電弧焊E8018-B2 φ3.2 5 85～90 23～25150℃ 715。×75min

蓋麵層 焊條電弧焊 E8018-B2 φ3.2 5 85～90 23～25

表4 方案Ⅱ的焊接工藝參（cān）數

焊道名稱 焊接（jiē）方法 焊接材料 焊材規格（gé）/mm 焊接電流/A 電弧電壓/V 預熱及層間溫度 熱處理規範

打底（dǐ）層（céng） 鎢板氬弧焊 ER80S-B2L φ2.4 110 12

填充層 焊條（tiáo）電弧焊 E309Mo-16 φ3.2 90～95 22～24 / /

蓋（gài）麵層 焊條電弧焊（hàn） E309Mo-16 φ3.2 90～95 22～24

接時，層間溫（wēn）度應不低於150℃，為防止中斷（duàn）焊接而（ér）引起試件的降溫，施焊（hàn）時應由（yóu）二名焊工（gōng）交替操作（zuò），焊後應立即（jí）采（cǎi）取保溫（wēn）緩冷措施。

熱處理

采用方案Ⅰ焊接（jiē）的試件，焊後（hòu）應（yīng）進行局部高溫回火處理。熱處理的工藝為：升溫速度為200℃/h，升到715℃保溫1小時（shí）15分鍾，降溫速（sù）度100℃/h，降到300℃後空冷。具體采用JL-4型履（lǚ）帶式電加熱器（1146×310）包繞焊縫，用矽酸鋁棉層保溫，保溫層厚度50mm，溫度控製采用DJK-A型電（diàn）加熱器自

化學（xué）成分（fèn）

力學性能